年產(chǎn)10萬(wàn)噸熱塑性酚醛樹(shù)脂的工廠設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

6.1離心泵12

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

題目：年產(chǎn)10萬(wàn)噸熱塑性酚醛樹(shù)脂的工廠設(shè)計(jì)學(xué)院：

專(zhuān)業(yè)：

班級(jí)：

學(xué)號(hào)：

姓名：

指導(dǎo)教師：

教務(wù)處制

年月日

目錄

TOC\o"1-5"\h\z

摘要IV

AbstractIV

緒論1

熱塑性酚醛樹(shù)脂概述1

設(shè)計(jì)規(guī)模及原料規(guī)格1

國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景1

設(shè)計(jì)的目的及意義2

廠址選擇3

選址原則3

浙江乍浦經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)簡(jiǎn)介3

廠址自然條件3

熱塑性酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝4

生產(chǎn)工藝概述4

工藝選擇4

工藝流程4

物料衡算與熱量衡算5

概述5

物料衡算5

熱量衡算6

換熱器設(shè)計(jì)8

設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件8

確定設(shè)計(jì)方案8

確定物性數(shù)據(jù)8

估算傳熱面積9

工藝結(jié)構(gòu)尺寸9

設(shè)計(jì)結(jié)果11

附屬設(shè)備選型12

管路布置13

設(shè)計(jì)依據(jù)13

管道直徑13

管道布置13

公用工程和輔助設(shè)施方案14

總圖運(yùn)輸14

給排水14

供電與電訊15

通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)16

化驗(yàn)室17

維修17

倉(cāng)庫(kù)17

土建18

結(jié)論19

參考文獻(xiàn)20

致謝21

附錄22

附圖一熱塑性酚醛樹(shù)脂間歇法工藝流程圖22

附圖二換熱器裝配圖22

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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IV

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摘要:本設(shè)計(jì)是要完成年產(chǎn)10萬(wàn)噸熱塑性酚醛樹(shù)脂的工廠設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程主要對(duì)生產(chǎn)工藝做了主要的研究，進(jìn)行了物料和熱量的衡算，換熱器的設(shè)計(jì)，泵的簡(jiǎn)單選型，并對(duì)管路、廠區(qū)進(jìn)行了粗略的布置。通過(guò)設(shè)計(jì)，得到了如下的結(jié)果：廠址位于浙江乍浦經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)；生產(chǎn)工藝為間歇釜式常壓合成法；年實(shí)際工作日為330天，日產(chǎn)能為303噸；需要反應(yīng)釜28個(gè)，規(guī)格為10m3；換熱器型號(hào)為BES700-1.0-60-3/25-2REa(b);選用耐腐蝕泵輸送苯酚和甲醛，流量為80ma/h-i,壓頭為19m;廠區(qū)地形為矩形，總面積約93170m2o關(guān)鍵詞:熱塑性酚醛樹(shù)脂;設(shè)備選型;工廠設(shè)計(jì)

Abstract:Thisdesignistocompleteanannualoutputof100000tonsofthermoplasticphenolicresinplantdesign.Thewholedesignprocessmainlydotheresearchontheproductionprocess,thematerialandheatbalance,heatexchangerdesign,simpleselectionofpump,andpipeline,thefactoryforaroughlayout.Bydesign,thefollowingresultswereobtained:thesiteislocatedinZhapuEconomicDevelopmentZoneofZhejiang;theproductiontechnologyisthebatchtankconstantpressuresynthesismethod;actualworkingdaysfor330days,dailyproductionfor303tons;require28reactors,thespecificationsforthe10m3;heatexchangermodelfortheBES700-1.0-60-3/25-2REa(b);usecorrosion-resistantpumpdeliveryphenolandformaldehyde,flowrateis80m3/h-1,pressureheadof19m;theterrainisrectangular,thetotalareaisabout93170m2.

Keywords:thermoplasticphenolicresin;equipmentselection;plantdes

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緒論

熱塑性酚醛樹(shù)脂概述

產(chǎn)品性質(zhì)與特點(diǎn)熱塑性酚醛樹(shù)脂外觀為淺色或者暗褐色固體，性脆，具有可溶、可熔性，能溶于乙醇、丙酮等溶劑，只有在聚甲醛或六亞甲基四胺等交聯(lián)劑存在下才能固化。

熱塑性酚醛樹(shù)脂的主要用途

主要用于生產(chǎn)膠粘劑、層壓塑料、壓塑粉和清漆。

設(shè)計(jì)規(guī)模及原料規(guī)格

設(shè)計(jì)規(guī)模

本廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)10萬(wàn)噸熱塑性酚醛樹(shù)脂，年實(shí)際工作日為330天，日產(chǎn)能為303噸。

主要原料規(guī)格

表1-1生產(chǎn)熱塑性酚醛樹(shù)脂的原料規(guī)格

名稱(chēng)含量

苯酚299.9%

甲醛（福爾馬林）237%

草酸99.6%

國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

國(guó)外的現(xiàn)狀

國(guó)外酚醛樹(shù)脂工業(yè)一方面通過(guò)對(duì)技術(shù)的革新，取得了多項(xiàng)突出的研究成果；另一方面通過(guò)促進(jìn)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，刺激酚醛樹(shù)脂的消費(fèi)，使得酚醛樹(shù)脂的消費(fèi)量超過(guò)了52萬(wàn)噸，增幅較快。美國(guó)和日本是酚醛樹(shù)脂工業(yè)中最發(fā)達(dá)的兩個(gè)國(guó)家，酚醛樹(shù)脂的產(chǎn)量和消費(fèi)量占了全球大部分，它們?cè)陂_(kāi)發(fā)新工藝和研究新產(chǎn)品方面，一直走在前列，也促進(jìn)了酚醛樹(shù)脂及塑料工業(yè)的發(fā)展。國(guó)外酚醛樹(shù)脂研究的焦點(diǎn)是酚醛樹(shù)脂的功能化和精細(xì)化。在基礎(chǔ)研究方面，酚醛樹(shù)脂固化所形成復(fù)合物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，以及工藝控制方面的研究也將繼續(xù)深入［1］。

國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)廠家主要集中在東部沿海地區(qū)，尤其是華東地區(qū)，產(chǎn)量較大的廠家集中在山東、江蘇、浙江、河南、福建、安徽等地。2010年，我國(guó)酚醛樹(shù)脂需求量為79萬(wàn)噸，苯酚需求量為133萬(wàn)噸［2］。在酚醛樹(shù)脂改性等方面，華東理工大學(xué)研究酚醛樹(shù)脂已經(jīng)有多年的歷史，在酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝與合成理論方面都有許多建樹(shù)；北京化工大學(xué)主要對(duì)新型酚醛樹(shù)脂的研制做出了很多貢獻(xiàn)，成功研制了懸浮法合成工藝，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)［3］。

前景

酚醛樹(shù)脂在未來(lái)的生產(chǎn)和使用中，要更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，通過(guò)改進(jìn)工藝，減少?gòu)U水中游離酚的含量，循環(huán)利用廢舊酚醛樹(shù)脂產(chǎn)品及其復(fù)合材料，使得酚醛樹(shù)脂工業(yè)健康而快速地發(fā)展。酚醛樹(shù)脂未來(lái)的開(kāi)發(fā)和研究工作，主要通過(guò)結(jié)構(gòu)的改變和改性，向功能化和精細(xì)化發(fā)展。

設(shè)計(jì)的目的及意義

目的回顧大學(xué)所學(xué)知識(shí)；查閱工廠設(shè)計(jì)等方面的文獻(xiàn)資料；熟悉化工生產(chǎn)的特點(diǎn)；了解熱塑性酚醛樹(shù)脂制備工藝。對(duì)熱塑性酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝流程能夠非常熟悉，對(duì)工藝設(shè)計(jì)完成物料衡算和熱量衡算，以及設(shè)備的選型等。對(duì)于確定尺寸的設(shè)備能夠用AutoCAD畫(huà)出其裝配圖，還要能繪制出工藝流程圖。

意義

我國(guó)從1946年開(kāi)始生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂，至今有近70多年的歷史，產(chǎn)量超過(guò)50萬(wàn)噸，然而在生產(chǎn)上還是供不應(yīng)求。我國(guó)從事酚醛樹(shù)脂行業(yè)的企業(yè)很多，據(jù)統(tǒng)計(jì)超過(guò)600多家，酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)有100多家，生產(chǎn)能力達(dá)到70萬(wàn)噸。然而酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能不高，規(guī)模以上的酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)很少，不到60家，下游對(duì)酚醛樹(shù)脂進(jìn)行加工應(yīng)用的生產(chǎn)企業(yè)約有40多家［4］。在節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，為了滿(mǎn)足酚醛樹(shù)脂的需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使用大裝置擴(kuò)大酚醛樹(shù)脂產(chǎn)量意義重大。

廠址選擇

選址原則

廠址所在地原料充足，或者鄰近原料產(chǎn)地；

符合國(guó)家和地區(qū)工業(yè)布局以及地方的城市規(guī)劃要求；

氣候條件、地形和地質(zhì)滿(mǎn)足建廠要求；

要有良好的交通運(yùn)輸條件，具有良好的公路和鐵路運(yùn)輸路線(xiàn)；

要有良好的水源，能夠滿(mǎn)足工廠的生活用水和工業(yè)用水需要；

盡量靠近熱電供應(yīng)地，盡量滿(mǎn)足工廠的供電供熱要求；

盡量要有污水處理廠或排污河流，滿(mǎn)足工廠排水要求；

綜合考慮建設(shè)成本和營(yíng)運(yùn)成本問(wèn)題。

綜合上述原則，廠址選為浙江乍浦經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。

浙江乍浦經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)簡(jiǎn)介

交通條件

航運(yùn)、公路、鐵路和空港運(yùn)輸十分發(fā)達(dá)。緊靠嘉興港，距離寧波北侖港和洋山國(guó)際深水港分別為74和53海里。周邊高速公路網(wǎng)四通八達(dá)，已成為長(zhǎng)三角的一個(gè)重要交通樞紐。距離嘉興火車(chē)站40公里。距離上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)均不到100公里。

基礎(chǔ)設(shè)施配套區(qū)內(nèi)具有可靠安全的電力供應(yīng)?，F(xiàn)有生活用和工業(yè)用水廠各1座，生活用水供應(yīng)和工業(yè)用水供應(yīng)充足。區(qū)內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)齊全。

人力資源

嘉興市內(nèi)以及鄰近的杭州、上海等地有眾多高校和職業(yè)學(xué)校，能為企業(yè)的發(fā)展提供各種各樣的專(zhuān)業(yè)人才和管理人才。

2.3廠址自然條件

氣溫：年平均氣溫15.6°C，極端最高氣溫38.4°C，極端最低氣溫-10.6°C。七月平均氣溫

28.5^,一月平均氣溫3.3C。風(fēng)況：夏季盛行東南風(fēng)，常遭臺(tái)風(fēng)襲擊；冬季盛行西北風(fēng)，易受

西伯利亞寒潮入侵。常風(fēng)向東南風(fēng)、偏東風(fēng)，強(qiáng)風(fēng)向東南風(fēng)。水文［5］：設(shè)計(jì)高潮位5.10米，設(shè)計(jì)底潮位-0.80米；校核高潮位6.65米，校核低潮位-1.8050米。潮流較強(qiáng)，流向?yàn)橥鶑?fù)流。地質(zhì)：乍浦海底土層下部第四硬層工程地址條件較好，承載力高，可以與第五硬層合并作棧橋基持力層；第六硬層工程地質(zhì)條件好，厚度大，承載力高，可作為碼頭平臺(tái)基持力層。

熱塑性酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝

3.1生產(chǎn)工藝概述

當(dāng)酚醛摩爾比大于1時(shí)，在酸性催化劑的作用下反應(yīng)制得熱塑性酚醛樹(shù)脂。生產(chǎn)熱塑性酚醛樹(shù)脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑使介質(zhì)pH為0.5?1.5［6］。催化劑分次加入以避免反應(yīng)劇烈沸騰，沸騰反應(yīng)時(shí)間一般為4?6h。常壓或減壓下進(jìn)行脫水，最終脫水溫度為140?160°C⑺。樹(shù)脂分子量為500?900。通常使用間歇釜式常壓合成法生產(chǎn)熱塑性酚醛樹(shù)脂，單釜操作簡(jiǎn)單，設(shè)備少，但是對(duì)縮聚與脫水兩階段的適應(yīng)性不強(qiáng)，不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效利用。而使用雙釜或多釜操作，縮聚（反應(yīng)釜）與脫水（分離罐）分開(kāi)，極大提高了設(shè)備利用率高［8］。

工藝選擇

將熔融狀態(tài)的苯酚（65C）加入反應(yīng)釜內(nèi)，加熱到95C，先后加入草酸（苯酚的1%?2%）和甲醛水溶液，酚醛摩爾比1.15:1,在回流溫度下反應(yīng)10h，甲醛即可耗盡9］。酚醛樹(shù)脂從水中層析出來(lái)，先常壓、后減壓蒸出水分和未反應(yīng)的苯酚，直至160C。

工藝流程

如附圖一所示，苯酚、甲醛從高位槽1、2進(jìn)入計(jì)量裝置3后進(jìn)入反應(yīng)釜5，從加料口向反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的催化劑?？s聚反應(yīng)階段，揮發(fā)性物質(zhì)（水、甲醛等）蒸汽經(jīng)釜上管道進(jìn)入冷凝器4，冷凝液回流至反應(yīng)釜內(nèi)。脫水階段，水蒸汽冷凝后不再回流，排出至冷凝水接受罐6。脫水階段在真空下操作，真空系統(tǒng)包括真空泵和真空緩沖罐7。反應(yīng)釜內(nèi)完成脫水后的熔融酚醛樹(shù)脂有三種處理方式，其一是排入樹(shù)脂貯槽8，隨后經(jīng)冷卻運(yùn)輸或冷卻造粒；其二是排入樹(shù)脂接受器，冷卻后進(jìn)入粉碎機(jī)10粉碎成樹(shù)脂粉；其三是排入冷卻運(yùn)輸車(chē)推離。

4物料衡算與熱量衡算

4.1概述

本廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)10萬(wàn)噸熱塑性酚醛樹(shù)脂，年實(shí)際工作日為330天，日產(chǎn)能為303噸。

4.2物料衡算

4.2.1物料衡算基本原理

系統(tǒng)的物料衡算以質(zhì)量守恒為理論基礎(chǔ)，研究某一系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出物料量及組成的變化，即：

系統(tǒng)累計(jì)的質(zhì)量=輸入系統(tǒng)的質(zhì)量-輸出系統(tǒng)的質(zhì)量+反應(yīng)生成的質(zhì)量-反應(yīng)消耗的質(zhì)量

4.2.2反應(yīng)釜物料衡算

反應(yīng)方程式：

+

OHC

H

熱塑性酚醛樹(shù)脂聚合度n一般為8?10，現(xiàn)取n=9；

酚醛樹(shù)脂得率=產(chǎn)品質(zhì)量x100%，熱塑性酚醛樹(shù)脂得率為108%；苯酚質(zhì)量

反應(yīng)釜填料率為75%；n（苯酚）:n（甲醛）=1.15:1；

反應(yīng)時(shí)間為6h,脫水時(shí)間為4h。

現(xiàn)采用10m3的反應(yīng)釜進(jìn)行生產(chǎn)，

反應(yīng)釜有效容積=反應(yīng)釜體積x填料率=10x0.75=7.5m3

每釜熱塑性酚醛樹(shù)脂產(chǎn)量為4.5t，則所需反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為：（303三24）X10三4.5=28

苯酚用量為：（4.5F1.08）三99%=4.17t

甲醛（福爾馬林）用量:[（4.17三846）三1.15]X270三37%=3.13t

草酸用量/t：4.17X2%F99.6%=0.084t

冷凝水排量:3.13X63%+（4.5F954）X162=2.736t

通過(guò)計(jì)算，將反應(yīng)釜物料衡算結(jié)果列于下表：

表4-1反應(yīng)釜物料衡算

項(xiàng)目

數(shù)量

苯酚用量/t

4.17

甲醛（福爾馬林）用量/t

3.13

早酸用量/t

0.084

熱塑性酚醛樹(shù)脂產(chǎn)量/t

4.5

冷凝水排量/t

2.736

反應(yīng)釜規(guī)格/m3

10

反應(yīng)釜個(gè)數(shù)

28

4.3熱量衡算

4.3.1熱量衡算基本原理

系統(tǒng)熱量衡算的理論基礎(chǔ)是能量守恒定律，研究某一系統(tǒng)內(nèi)能量的變化，即：

輸入系統(tǒng)的能量=輸出系統(tǒng)的能量+系統(tǒng)積累的能量

對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，有：

q+w=eh-zh

OuTIN

符號(hào)說(shuō)明：Q—設(shè)備的熱負(fù)荷；

W—輸入系統(tǒng)的機(jī)械能；

'Hout—離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和;

YH［n—進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。

4.3.2反應(yīng)釜熱量衡算

表4-2各物質(zhì)比熱容數(shù)據(jù)

物質(zhì)

比熱容

苯酚

甲醛

4.189kJ/(kg?K)

草酸

1.677kJ/(kg?°C)

間歇釜反應(yīng)器的過(guò)程熱衡算方程精解［10］：

(AH)VCX+NC(T-T)=fUA(T-T)dt

rTAAtpt0m

00

0

符號(hào)說(shuō)明：AHr—反應(yīng)焓變，J?mol-i；

T、T0、Tm—現(xiàn)時(shí)(或終端)、初始、外界溫度，°C；

V—體積，m3；

Nt—總摩爾量，mol；

Cpt—混合物摩爾等壓熱容，J?mol-1?C-i;

U—總傳熱系數(shù),J?m-2?C-i?h-i；

A—表面積，m2；

4.3.3系統(tǒng)熱量衡算

進(jìn)料：苯酚：[(4.17X0.999)三846]X203.95X(85-65)=2X104kJ甲醛：[(3.13X0.37)三270]X98.48X(85-25)=2.53X104kJ水：(3.13X0.63)X4.189X(85-25)=0.5X106kJ

草酸：(0.084X0.996)X1.677X(85-25)=0.84X104kJ

水的氣化潛熱：2.736X1000X2257.6=6.18X106kJ

表4-3系統(tǒng)熱量衡算

ZH

ZH

IN

OUT

0.5537X106kJ

6.18X106kJ

本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))

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#

換熱器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件

設(shè)計(jì)任務(wù)

選取換熱器裕量為1.5,則換熱量為2.736%1000x1.5=1026kg水蒸氣/h

4

設(shè)備類(lèi)型

浮頭式換熱器

操作條件

熱流體：進(jìn)口溫度100°C，出口溫度30°C；

冷卻水：進(jìn)口溫度15C，出口溫度55C；

允許壓強(qiáng)：管程不大于0.6MPa，管殼不大于0.1MPa。

5.2確定設(shè)計(jì)方案

選擇換熱器類(lèi)型兩流體的溫度變化情況如下：

水蒸氣：進(jìn)口溫度100C，出口溫度30C；

冷卻水：進(jìn)口溫度15C，出口溫度55C；

由于在冬季操作時(shí)，冷卻水的溫度會(huì)降低，導(dǎo)致?lián)Q熱器殼體和管壁溫度相差較大，考慮到熱膨脹的影響，為了安全起見(jiàn)，選用浮頭式換熱器。

管程安排

水蒸氣走殼程，循環(huán)水走管程。

5.3確定物性數(shù)據(jù)

殼程(水蒸氣)的定性溫度為：T=(100+30)/2=65C

管程(冷卻水)的定性溫度：t=(15+55)/2=35C

在定性溫度下，分別查取冷卻水和水蒸氣的物性參數(shù)，見(jiàn)下表：

表5-1物性參數(shù)

物質(zhì)

定性溫度/°c

定壓比熱容

/kJ?kg-1?K-1

熱導(dǎo)率/

密度/kg?m-3

W?m-1?K-1

粘度/mPa?s

冷卻水

35

4.174

994

0.627

0.7274

水蒸氣

65

4.183

980.5

0.664

0.438

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#

i

5.4估算傳熱面積

熱流量

Q二qzcAT=1026<4.183x70=300423.CJ/h二83.45w

tm,hp,h

冷流體用量

m,c

Qt

cp,豎

83.45x1000

4.174x1000x40

=0.4998(kg/s)=1799.35(kg/h)

平均換熱溫差

先按照逆流計(jì)算，得

(100-55)-(30-15)

I100—55

ln

30-15

27.3°C

初算傳熱面積

假設(shè)K=50W/（m2?°C）,貝V估算的傳熱面積為

Qt

KAt

m

83.45x1000

50x27.3

=61.14(m2)

5.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸

5.5.1管子數(shù)

選用Q25mmx2.5mm的碳鋼官，官長(zhǎng)3m。

因?yàn)?/p>

所以

S=兀dLn

均

S

61.14

n=—兀dL

均

3.14x0.0225x3288()

其中,因安排拉桿需減少6根,實(shí)際管數(shù)282根。

管子排列方式

采用正三角形排列,查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（刁玉瑋,王立業(yè)編著6版）表7-4得層數(shù)為9

管間距

查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（刁玉瑋，王立業(yè)編著6版）表7-5，取管間距a=32mm。

殼體直徑

D=a（b-1）+21

式中Di—換熱器內(nèi)徑，mm；

b—正六角形對(duì)角線(xiàn)上的管子數(shù)，查表7-4，取b=19；

1—最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取1二2do。

故D二32x（19-1）+2x2x25二676（mm）

i

圓整后取殼體內(nèi)徑D-700mmo

折流板

采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體直徑的25%，則切去的圓缺高度為

h二0.25x700二175（mm）

故可以取h=200mm）。

取折流板間距B=0.4D（0.2D<B<D）,則B二0.4x700二280mm

可取B為300mm。

折流板數(shù)目NB=

TOC\o"1-5"\h\z

傳熱管長(zhǎng)3000

—1=—1=9

折流板間距300

折流板圓缺面水平裝配。

接管

殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速為u1=1.0m/s,則接管內(nèi)徑為

=；應(yīng)：4X1026/（36°0x98°耳=0.02m

1兀u3.14x1.0

取管內(nèi)徑為20mm。

管程流體進(jìn)出口接管：取管內(nèi)流體流速為u1=0.5mls，則管內(nèi)徑為

D2=HF^=0.036m

取接管內(nèi)徑為D2=40mm

本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))

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#

5.6設(shè)計(jì)結(jié)果

表5-2換熱器主要參數(shù)一

型式

殼體內(nèi)徑/mm官?gòu)?mm官長(zhǎng)/mm官數(shù)目/傳熱面積/m

根

管程

數(shù)

浮頭式

700

①25x2.53000282

61.14

2

表5-3換熱器主要參數(shù)二

殼程數(shù)

臺(tái)數(shù)

管間距

/mm

管子排列折流板數(shù)

/個(gè)

折流板間

距/mm

材質(zhì)

1

1

32

正三角形9

300

碳鋼

所選換熱器型號(hào)為BES700-1.0-60-3/25-2REa(b),詳見(jiàn)附錄換熱器裝配圖。

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附屬設(shè)備選型

離心泵

選型原則

（1）先根據(jù)所輸送的液體及操作條件確定泵的類(lèi)型。根據(jù)所輸送介質(zhì)決定選用水泵、油泵等；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件決定選用臥式泵、立式泵等；根據(jù)揚(yáng)程大小選用單級(jí)泵、多級(jí)泵等；對(duì)于單級(jí)泵，根據(jù)流量大小選用單吸泵、雙吸泵等。

（2）再根據(jù)所要求的流量與壓頭確定泵的型號(hào)。在工業(yè)生產(chǎn)中，所要求的流量和壓頭往往在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，一般應(yīng)以最大流量作為所選泵的額定流量，如缺少最大流量值時(shí)，可取正常流量的1.1?1.15倍作為額定流量。對(duì)于壓頭，則應(yīng)以輸送系統(tǒng)在最大流量下的壓頭的1.05?1.1倍作為所選泵的額定壓頭。

苯酚泵

輸送任務(wù)：將苯酚從原料槽輸送至15m高處苯酚貯槽，最大流量為80m3?h-1。此流量下管路的壓頭損失為3m。

此流量下流過(guò)管路所需的壓頭為（動(dòng)壓頭增量忽略）

h=Az+型+h=15+0+3=18m

ePgf

取h的1.05?1.1倍則為18.9?19.8m。

e

甲醛泵

計(jì)算結(jié)果同苯酚泵

結(jié)果

表6-1離心泵選型

名稱(chēng)

類(lèi)型

流量/m3?h-1

壓頭/m

苯酚泵

耐腐蝕泵

80

19

甲醛苯

耐腐蝕泵

80

19

管路布置

設(shè)計(jì)依據(jù)首先依據(jù)本廠的生產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)出管道的直徑。還有就是依據(jù)最優(yōu)化原則即利用有限爭(zhēng)取到利益最大，即減少熱量損失。國(guó)家相關(guān)法律標(biāo)準(zhǔn)，不與相關(guān)規(guī)則沖突。管道布置要橫平豎直，不要交叉。

管道直徑

管道直徑設(shè)計(jì)有兩大原則：

1）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，選取最合適的管徑（即根據(jù)需要選擇最合適的管徑）。

2）符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（即有廠家生產(chǎn)這種管道）。

管道布置

管道鋪設(shè)原則管道要鋪設(shè)的整齊大方，簡(jiǎn)節(jié)明了最好是橫平豎直。這樣在管道維修時(shí)可以快速找到問(wèn)題的所在和解決問(wèn)題。

每條通道至少要有兩條管道，即一條備用管道和一條正常管道。在正常管道壞了的時(shí)候可啟用備用管道，從而維修管道時(shí)設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在能夠維持設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下要盡量少使用管道這樣可以減少管道傳遞中的熱量損失。

泵的管道布置本工藝過(guò)程中，將原料運(yùn)輸?shù)礁呶徊蹠r(shí)用到了泵。泵放在原料罐旁邊，本工藝只有苯酚和甲醛溶液要打到高位槽。從儲(chǔ)料罐低端接一條水平管道通入離心泵的中心，從離心泵接一條管道通入高位槽。這樣就可以將原料打入高位槽。

換熱器的管道布置冷凝管的管道布置。先從反應(yīng)釜內(nèi)接一條管道到冷凝管上端而從冷凝管出來(lái)的液體降分做兩股，其中冷凝水直接通入冷凝水接收裝置而酚醛樹(shù)脂液體將流入真空緩沖裝置。在反應(yīng)釜外面有真氣加熱裝置。且在苯酚儲(chǔ)料罐底部分布著螺旋式的真氣加熱管道。

反應(yīng)釜上的管道分布反應(yīng)釜上接有原料進(jìn)入管道，出料管道，還有連接冷凝管的管道和從冷凝管口接到反應(yīng)釜的管道。

其他管道分布

依據(jù)需要布置管道。

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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本項(xiàng)目裝置用水設(shè)置2個(gè)供水系統(tǒng)。即獨(dú)立的生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng)，消防水系統(tǒng)以及循環(huán)水

公用工程和輔助設(shè)施方案

8.1總圖運(yùn)輸

總平面布置

1、總平面布置原則

1)力求工藝流暢，工藝管線(xiàn)短捷，節(jié)約投資；

符合防火、防爆、安全、衛(wèi)生、環(huán)保等規(guī)范、規(guī)定；

結(jié)合風(fēng)向、地形等自然條件，因地制宜進(jìn)行布置，使多數(shù)建構(gòu)筑物有良好的朝向；

在滿(mǎn)足生產(chǎn)、運(yùn)輸需要的前提下，節(jié)約用地。

2、總平面布置方案

本項(xiàng)目擬定廠區(qū)地形為矩形，總面積約93170m2。廠前區(qū)位于西南側(cè)，為常年主導(dǎo)風(fēng)向東南風(fēng)的上風(fēng)向。廠前區(qū)北面是生產(chǎn)輔助區(qū)。廠區(qū)的東北面布置生產(chǎn)區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)。主要有五大部分：苯酚儲(chǔ)罐區(qū)，甲醛儲(chǔ)罐區(qū)，反應(yīng)車(chē)間，分離車(chē)間和產(chǎn)品罐區(qū)。燃料煤堆場(chǎng)和蒸汽鍋爐房位于反應(yīng)車(chē)間南面。產(chǎn)品罐區(qū)位于廠區(qū)的西北面。廠區(qū)設(shè)有四個(gè)出口，兩扇主門(mén)，西北側(cè)開(kāi)兩扇側(cè)門(mén)，廠內(nèi)中央主道橫貫東西。

工廠運(yùn)輸

工廠年運(yùn)輸量為28.06萬(wàn)噸，其中運(yùn)入18.06萬(wàn)噸；主要為原料等；運(yùn)出10萬(wàn)噸主要為熱塑性酚醛樹(shù)脂。運(yùn)輸方式為公路，運(yùn)輸車(chē)輛依靠社會(huì)解決。廠內(nèi)道路的荷載等級(jí)、坡度根據(jù)汽車(chē)荷載和地形確定。廠內(nèi)運(yùn)輸以叉車(chē)為主。運(yùn)輸大量的原料以及產(chǎn)品要在規(guī)定的地方進(jìn)行貨物的裝卸。

工廠綠化

本項(xiàng)目根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，工廠生產(chǎn)特點(diǎn)并結(jié)合全廠總平面布置進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)，廠區(qū)綠化面積約為4％。廠前區(qū)為重點(diǎn)綠化、美化區(qū)，設(shè)置花壇，種植花卉，輔以草坪。綠化樹(shù)種選擇經(jīng)濟(jì)使用、美觀、來(lái)源可靠且產(chǎn)地較近的鄉(xiāng)土植物。

給排水

概述

園區(qū)內(nèi)水源和給水系統(tǒng)及其相應(yīng)的排水系統(tǒng)和污水處理裝置無(wú)需自建。相應(yīng)的排水系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)需自建，給水方案以節(jié)約用水為原則，合理利用水資源。生產(chǎn)冷卻水全部使用循環(huán)水，以盡量減少新鮮水。排水系統(tǒng)的劃分以清污分流為原則。

工廠給水

系統(tǒng)。

（1）生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng)

本項(xiàng)目裝置用水量為5.8X106噸/年，主要用于生活用水和各生產(chǎn)裝置工藝水、地坪沖洗、循環(huán)水補(bǔ)充水、消防水池補(bǔ)水等。

（2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

本項(xiàng)目裝置循環(huán)水用量為62000噸/年

工廠排水本著清污分流的劃分原則，結(jié)合廠外排水條件和滿(mǎn)足環(huán)保要求。廠區(qū)排水系統(tǒng)劃分為：

（1）生產(chǎn)污水排水系統(tǒng)

各裝置的生產(chǎn)污水收集后排入污水處理站。

（2）生活污水排水系統(tǒng)全廠生活污水匯集后經(jīng)化糞池處理后排入廠內(nèi)污水處理站處理。

（3）生產(chǎn)凈下水及雨水排水系統(tǒng)廠內(nèi)雨水、生產(chǎn)凈下水及處理后的污水經(jīng)管線(xiàn)收集，重力排至工業(yè)園區(qū)現(xiàn)有管線(xiàn)。

污水處理本項(xiàng)目需處理的污水主要來(lái)自精餾塔廢水及廠區(qū)生活污水和化驗(yàn)室污水，擬采用活性污泥法進(jìn)行生化處理。處理流程采用活性污泥法進(jìn)行生化處理。

8.3供電與電訊

供電

1、設(shè)計(jì)范圍本可行性研究范圍為10萬(wàn)噸/年熱塑性酚醛樹(shù)脂裝置，主要包括：

（1）生產(chǎn)裝置：熱塑性酚醛樹(shù)脂縮聚、脫水、傳送裝置、廢水處理等；

（2）公用工程設(shè)施：鍋爐及供水系統(tǒng)、全廠總變及裝置變配電等。電氣可行性研究為上述內(nèi)容的供、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2、全廠用電負(fù)荷及負(fù)荷等級(jí)

本項(xiàng)目主要為二級(jí)負(fù)荷，少量為一級(jí)和三級(jí)負(fù)荷，總計(jì)算負(fù)荷為4200kW。

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-95）的要求，本工程用電負(fù)荷大部分為二類(lèi)負(fù)荷，少部分為三類(lèi)負(fù)荷。

3、供電電源

本項(xiàng)目用電電源可由附近的電廠提供。

4、主要電氣設(shè)備材料選型本項(xiàng)目電氣設(shè)備材料選型以安全可靠為原則，并考慮操作維護(hù)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理。

電信

1、電信設(shè)施主要內(nèi)容

本項(xiàng)目電信設(shè)施主要包括：行政管理電話(huà)、生產(chǎn)調(diào)度電話(huà)、無(wú)線(xiàn)通訊、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等內(nèi)容。

2、電信設(shè)施方案

（1）行政管理電話(huà)為了全廠行政管理和對(duì)外聯(lián)絡(luò)的需要，考慮用戶(hù)數(shù)量和分布情況。在廠前區(qū)辦公室內(nèi)設(shè)一個(gè)電話(huà)總機(jī)站，廠區(qū)內(nèi)需要行政電話(huà)約50門(mén)，擬設(shè)100門(mén)程控電話(huà)交換機(jī)及其設(shè)備一套。

（2）生產(chǎn)調(diào)度電話(huà)

由于生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)設(shè)置情況，需要生產(chǎn)適度電話(huà)約10門(mén)，擬設(shè)50門(mén)程控電話(huà)交換機(jī)及其配套設(shè)備一套，作為全廠調(diào)度使用。

（3）擴(kuò)音呼叫/通話(huà)系統(tǒng)控制室為了和現(xiàn)場(chǎng)通訊，巡回檢查時(shí)對(duì)通訊的要求，維修和安裝調(diào)試有關(guān)崗位聯(lián)絡(luò)等要求，

擬設(shè)擴(kuò)音呼叫/通話(huà)系統(tǒng)及其配套設(shè)備一套，由8個(gè)呼叫通話(huà)站組成。

（4）無(wú)線(xiàn)對(duì)講電話(huà)在生產(chǎn)聯(lián)系密切的固定或移動(dòng)崗位，在噪聲較大的環(huán)境，需要頻繁、及時(shí)聯(lián)系工作之處，擬設(shè)8對(duì)無(wú)線(xiàn)對(duì)講電話(huà)機(jī)。

（5）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為了防止火災(zāi)在廠內(nèi)發(fā)生，能及時(shí)報(bào)告火災(zāi)信號(hào)，擬在全廠設(shè)置一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由火災(zāi)報(bào)警控制器、火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、線(xiàn)路等組成。

（6）電信電路敷設(shè)均采用電信電纜橋架或埋地敷設(shè)。

8.4通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)

通風(fēng)及空調(diào)設(shè)置的原則

本項(xiàng)目工藝生產(chǎn)裝置介質(zhì)易燃、易爆、有毒，在有害介質(zhì)有可能泄漏的房間擬設(shè)置通風(fēng)機(jī)械

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

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進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，預(yù)防事故的發(fā)生。

生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)設(shè)置通風(fēng)機(jī)械進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，以改善操作環(huán)境?？刂剖?、化驗(yàn)室等處有精密儀器的房間，為保證儀表、精密儀器的可靠運(yùn)行，室內(nèi)需恒溫恒濕，因此上述房間設(shè)置空調(diào)。

現(xiàn)場(chǎng)休息小屋由于比較分散，故考慮設(shè)置空調(diào)。

采暖、通風(fēng)及空調(diào)方案

本項(xiàng)目采暖熱源采用0.2MPa(G)的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道。

化驗(yàn)分析室采用通風(fēng)柜排風(fēng)，每個(gè)通風(fēng)柜單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)集中設(shè)置在樓頂上。

控制室、車(chē)間分析用色譜儀室需恒溫恒濕，故設(shè)置冷暖兩制式空調(diào)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)巡回工休息室設(shè)冷暖兩制式空調(diào)，用于夏季供冷風(fēng)，冬季供熱風(fēng)，保持室內(nèi)在適應(yīng)的溫度。

化驗(yàn)室

化驗(yàn)室負(fù)責(zé)全廠的原料、產(chǎn)品化驗(yàn)分析，進(jìn)行全廠產(chǎn)品的質(zhì)量管理和檢驗(yàn)，為各車(chē)間化驗(yàn)室配標(biāo)準(zhǔn)溶液，統(tǒng)一全廠的分析方法，校驗(yàn)車(chē)間的化驗(yàn)儀器等多項(xiàng)工作。

化驗(yàn)室選用氣相色譜儀進(jìn)行化學(xué)分析。

8.6維修

機(jī)修

設(shè)置為車(chē)間維修，負(fù)責(zé)生產(chǎn)裝置的維護(hù)、保養(yǎng)及小修、生產(chǎn)裝置的年度中修、事故停車(chē)搶修。生產(chǎn)裝置的定期大修部分工作由社會(huì)協(xié)作解決。

電修

為保證全廠電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，在廠內(nèi)設(shè)置電修廠房。電修的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)全廠電氣設(shè)備，包括電力變壓器、高低壓電動(dòng)機(jī)、高地壓配電裝置、控制柜及各種控制設(shè)備之元件的正常檢修及試驗(yàn)；高低壓電力電纜及架空線(xiàn)路的維護(hù)、檢修和試驗(yàn)；電氣儀表、繼電保護(hù)裝置以及可控硅、半導(dǎo)體設(shè)備和元件的維護(hù)、維修及調(diào)試。電修的規(guī)模議中小修為主?？梢暻闆r對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行大修、復(fù)雜及大型設(shè)備的大修可以通過(guò)外協(xié)解決。

儀表修理

計(jì)量器具的定期檢驗(yàn)送當(dāng)?shù)刂鞴苡?jì)量部門(mén)檢驗(yàn)。

儀表修理負(fù)荷一次儀表、DCS、PLC及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)備件的維修管理。

8.7倉(cāng)庫(kù)

全廠性倉(cāng)庫(kù)共2處，分為全廠材料庫(kù)和化學(xué)品庫(kù)，分別儲(chǔ)存公用性的金屬材料，機(jī)、電、儀備件，建材，保溫、保冷材料，油品，勞保用品，行政辦公用品，大小五金等?；瘜W(xué)品、催化劑及產(chǎn)品貯存在化學(xué)品庫(kù)。

8.8土建

（1）根據(jù)工藝生產(chǎn)的特點(diǎn)，并遵照裝置露天化、建筑結(jié)構(gòu)輕型化和標(biāo)準(zhǔn)化的原則，本項(xiàng)目新建（構(gòu)）筑物在滿(mǎn)足工藝需求，功能要求的前提下，設(shè)計(jì)主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框排架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)（包括輕型鋼結(jié)構(gòu)）和混合結(jié)構(gòu)，建筑物上貫徹能露天則露天，能敞開(kāi)則敞開(kāi)的原則，為節(jié)省資金，利于抗震，平、立面布置應(yīng)盡量均勻、規(guī)則和對(duì)稱(chēng)，簡(jiǎn)潔大方，且力求與整體風(fēng)格一致，盡可能體現(xiàn)現(xiàn)代化工企業(yè)的風(fēng)貌特征。

（2）基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)根據(jù)各建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類(lèi)型及上部結(jié)構(gòu)荷載大小，針對(duì)工程地質(zhì)

情況，可分別采用淺基礎(chǔ)，甚至樁基，淺基礎(chǔ)用于層數(shù)不多，負(fù)載不大的單層房屋或混合結(jié)構(gòu)，深基礎(chǔ)或樁基用于層數(shù)較多，負(fù)載較大建（構(gòu)）筑物和大型動(dòng)力基礎(chǔ)等。

（3）結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工藝生產(chǎn)的特征，對(duì)有較大設(shè)備負(fù)載的承重結(jié)構(gòu)、框排架結(jié)構(gòu)或鋼框架結(jié)構(gòu)；對(duì)高大且負(fù)載較大的構(gòu)筑物，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼架結(jié)構(gòu)，對(duì)規(guī)模不大、負(fù)載較輕的輔助設(shè)施等可采用混合結(jié)構(gòu)。

9結(jié)論

該項(xiàng)目10萬(wàn)噸/年熱塑性酚醛樹(shù)脂裝置，能夠提高酚醛樹(shù)脂產(chǎn)量，也為下游各類(lèi)酚醛樹(shù)脂應(yīng)用產(chǎn)品企業(yè)的生產(chǎn)，大幅度提高企業(yè)效益創(chuàng)造了條件。

整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程主要對(duì)生產(chǎn)工藝做了主要的研究，進(jìn)行了物料和熱量的衡算，換熱器的設(shè)計(jì)，泵的選型，并對(duì)管路、廠區(qū)進(jìn)行了粗略的布置。在整個(gè)